Protože negativní částice nesou jméno, které zní jako „elektřina“, někteří začátečníci bohužel začít myslet, že elektrony JSOU na elektřinu, a oni se mylně začít představovat si, že protony (mají mnohem méně elektrické jméno?) nejsou elektrické. Několik textových a referenčních knih to dokonce přímo uvádí a říká, že elektřina se skládá z elektronů. Ne, špatně. Ve skutečnosti elektrony a protony nesou elektrické náboje stejné síly. Pokud jsou elektrony „elektřinou“, jsou protony také“ elektřinou“.,
nyní mi každý správně řekne, že protony uvnitř vodičů nemohou proudit, zatímco elektrony mohou. Ano, Je to pravda… ale platí pouze pro kovy. A platí to pouze pro pevné kovy. A platí pouze pro pevné kovy, které se nepohybují. Všechny kovy se skládají z kladně nabitých atomů ponořených do moře pohyblivých elektronů. Když je elektrický proud vytvořen v pevném, nehybném měděném drátu,“ elektronové moře “ se pohybuje vpřed, ale protony uvnitř pozitivních atomů mědi ne.,
pevné kovy však nejsou jedinými vodiči a v mnoha dalších látkách se pozitivní atomy * do * pohybují a* do * se účastní elektrického proudu. Tyto různé vodiče nejsou nic exotického. Jsou velmi časté, všude kolem nás; co nejblíže k nám, jak mohou být.
non-electron Charge-flow
například, pokud byste měli strkat prsty do zadní části televizoru starého stylu, utrpěli byste nebezpečný nebo smrtelný elektrický šok. Během vašeho bolestivého zážitku byl zjevně značný proud směřující přes vaše tělo., Nicméně, žádné elektrony protékaly tělem vůbec. Elektrické náboje v lidském těle jsou zcela složeny z kladných a záporných nabitých atomů nebo „iontů“.“Během vašeho zásahu elektrickým proudem proudily tyto nabité atomy jako elektrický proud. Proud ve vašem těle byl tok pozitivních atomů sodíku a draslíku, negativního chloru a mnoha dalších složitějších
pozitivních a negativních molekul. Během elektrického proudu proudily pozitivní atomy v jednom směru, zatímco záporné atomy současně tekly v druhém., Představte si, že toky jsou jako davy malých pohyblivých teček, přičemž polovina teček jde jedním směrem a polovina v druhém. Populace malých teček se pohybují navzájem, aniž by se srazily tečky. Postivní atomy se chovají jako proudící protony, ale protony s připojenými celými atomy. Záporné atomy se chovají jako elektrony, které spolu s nimi táhnou celý atom.Některé z toků jsou-OH záporné ionty vody, a některé z toků jsou skutečné protony (i když obvykle nazýváme tyto +h pozitivní vodíkové ionty.)
takže uvnitř lidského těla …,kterým směrem se elektrický proud skutečně vydal? Sledujeme negativní částice a ignorujeme ty pozitivní? Nebo naopak, po pozitivech? Existuje jednoduchá odpověď, ale nejprve…
baterie jsou dalším příkladem neelektronových nebo“ iontových “ vodičů. Kdykoli připojíte žárovku k baterii, vytvoříte kompletní obvod a cesta proudícího náboje je přes vnitřek baterie, stejně jako přes žárovkové vlákno a spojovací vodiče. Elektrolyt baterie je velmi vodivý., Uvnitř baterie, uvnitř mokrých chemikálií mezi oběma deskami, se ampéry baterkového proudu objevují jako tok pozitivních i negativních atomů. Akumulátorem prochází silný proud elektrického náboje, přesto akumulátorem neproudí žádné jednotlivé elektrony. Takže v době, kdy nabíjení proudí mezi dvěma deskami baterie, jaký je skutečný směr? Ne zprava doleva, ne zleva doprava, ale v obou směrech najednou., Asi polovina toku náboje se skládá z pozitivních atomů a zbývající část se skládá z negativních atomů proudících dozadu. Samozřejmě v (pevných, nehybných) kovových vodičích mimo baterii je skutečný tok částic pouze od negativního k pozitivnímu. Uvnitř mokrého elektrolytu baterie však proud nabíjení probíhá ve dvou protilehlých směrech současně. (A pokud bychom měli postavit okruh zcela z hadic plných slané vody, bez kovových vodičů, pak by veškerý proud byl obousměrný.,)
obousměrné proudy jsou běžné
existuje mnoho dalších míst, kde lze nalézt tyto druhy pozitivních/negativních chargeflowů. V následujícím seznamu zařízení a materiálů jsou elektrické náboje nalezené uvnitř vodičů kombinací pohyblivých kladných a negativníchčástic. Během elektrického proudu jsou obě odrůdy částictéká kolem sebe v opačných směrech.,
DVOU-ZPŮSOB, POS/NEG ELEKTRICKÉ PROUDY MOHOU EXISTOVAT V:
- baterie
- lidské tělo
- všechny živé organismy
- kyseliny (většinou protony tok)
- země
- oceánu
- nebe (ionosféry)
- elektrolytické kondenzátory
- hliníkové hutě
- kapalné rtuti a pájecí
- ion-based detektory kouře
- galvanické tanky
- palivové články proton vodič a „pevné kyseliny“ membrány
- gely, elektroforéza ve výzkumu (esp., DNA testování)
- čističe vzduchu, kouře odlučovače, air ion toků
- částicové paprsky
- vertikální „sky aktuální“ v atmosféře
- výboje plynu, která zahrnuje:
- elektrické jiskry
- zářivky
- sodíkové a rtuťové lampy
- neony
- Země je Aurora
- blesk a korónové výboje
- obloukové svařování
- Geigerův počítač trubky
- thyratron trubky
- rtuťové usměrňovače
Tento seznam není tak krátký., Opět se vás ptám, jaký je skutečný směr elektrických proudů? Problém nemůžeme vyřešit tím, že ho znevažujeme, nebo předstíráme, že obousměrné proudy se týkají pouze něčeho exotického, nebo předstíráme, že je to všechno zcela oddělené od každodenního života. Náš vlastní nervový systém je založen na obousměrných proudech. Neodvažujeme se myslet si, že proud v kovovém drátu je „skutečný“, zatímco proudy v lidském těle nějak nejsou.
No, co je “ aktuální?“
abychom získali nějaký vhled, podívejme se na podrobnosti., Zatímco se snažíme porozumět elektrickým obvodům a elektrickým měřením, potřebujeme jednoduchý způsob, jak provést měření této důležité entity s názvem „elektrický proud.“Ale k měření proudů, nebudeme nejprve muset měřit, kolik proudu se skládá z negativních částic, které jdou jedním směrem, a pozitivních částic druhého? Ano, ale tyto informace potřebujeme, pouze pokud chceme vědět vše o elektrickém proudu., Tekoucí negativy a pozitiva obvykle nejsou stejné a rychlost pozitiv V jednom směru obvykle není stejná jako rychlost negativů v druhém. Elektrický proud může být komplikovaný!
existuje však roztomilý trik, který můžeme vytáhnout, abychom se vůbec nemuseli dívat na částice. A ten trik drží odpověď na otázku.
Elektrické proudy produkují tři hlavní účinky: magnetismus, topení, a pokles napětí přes odporové vodiče. Tyto tři efekty pokrývají téměř vše, s čím se setkáváme v elektronice., A tyto tři účinky se nestarají o množství pozitivních a negativních částic nebo o jejich rychlost,jejich hmotnost, jejich náboj atd. Pokud sto pozitivních částic proudí doleva za sekundu, dává to přesně tolik magnetismu, zahřívání a napětí jako sto negativních částic proudících doprava za sekundu. (Poznámka: je to proto, že obrácení polarity částic zvrátí proud a obrácení směru částic opět obrátí proud! Dvě negativa jsou pozitivní.,) Magnetismus, topení a pokles napětí dohromady představují téměř všechny funkce, které jsou důležité v každodenním elektrickém obvodu. Proto, pokud jde o většinu elektrických zařízení a obvodů, nezáleží na tom, zda je proud vyroben z pozitivních částic, které jdou jednou cestou, nebo negativní částice jdou druhou… nebo polovina tolik negativů, které proudí zpět davem poloviny tolik pozitiv.
jednoduše řečeno, váš ampérmetr se nestará o směr nebo rychlost proudících částic. Nemůže je měřit nebo dokonce detekovat., Definice „Ampere“ neuznává rychlost částic, jejich směr, nebo jejich počet.
abychom zjednodušili naše měření a náš mentální obraz elektrických proudů, odřízli jsme nepoužité části obrazu. Podíváme se na ampéry, ne na tekoucí částice. Děláme negativní částice pozitivní, pak přidat jejich proud do všech pozitivních částic, které tekly dopředu. Ignorujeme jejich rychlost a místo toho měříme pouze průtok: celkový náboj tekoucí za sekundu. Přestáváme myslet na proud jako na tok skutečných fyzikálních částic., Místo toho záměrně definujeme „elektrický proud“ jako tok výhradně pozitivních částic proudících jedním konkrétním směrem. Nezajímá nás skutečná polarita částic. Nezajímá nás jejich rychlost a nezajímá nás jejich počet. Ignorujeme jak chemické účinky, tak účinky rychlosti a směru pohyblivých částic. Ignorujeme kolize mezi pozitivními a negativními částicemi. Jediné, na čem nám záleží, je celkový čistý náboj, který se pohybuje kolem určitého bodu v obvodu. Skutečné poplatky jsou příliš složité řešit., Je nám jedno, jestli jsou nějaké proudy uvnitř vašeho těla vyrobeny z napůl pozitivních, napůl negativních částic proudících v opačných směrech!Přidaná složitost nám přináší jen velmi málo informací, pokud se zajímáme pouze o pokles napětí, magnetická pole a vytápění.
Částice-flow je skutečný, „A“ a „aktuální“ není
Jakmile začneme ignorovat rychlost a směr poplatky, pak můžeme snadno vybudovat elektrické nástroje nebo „ampérmetr“, které měří theConventional Elektrický Proud, pokud jde o magnetismus, který thecharge-flow vytváří…, nebo tím, že pokles napětí, který se objeví po aresistor, nebo vzestup teploty byl vytvořen v kalibrované kus odpor drátu. Tyto tři typy měřidel budou souhlasit s tím, že“ proud „je“ proud “ bez ohledu na polaritu částic a toky. Pak můžeme použít tyto metry všude. Téměř v každé situaci nám řeknou vše, co bychom kdy mohli chtít vědět o tocích zpoplatněných částic v jakémkoli okruhu. Zesilovač nemusí být vhodný, kdyžpoužívá se v experimentu s exotickou fyzikou., Nebude malovat správný obraz při navrhování elektronových paprsků uvnitř vakuových trubek nebo iontových toků v nervových vláknech. Nemůže detekovat realcurrent; místo toho měří pouze náš konvenčně definovaný simplecurrent. U více než 99% elektřiny a elektroniky je však směr částic irelevantní a ampérmetr nám říká tzv. „skutečný“ proud a zároveň skrývá skutečné toky částic.,
Nebo jednoduše řečeno: budeme předstírat, že „elektrický proud“ jsou vždy složeny z KLADNÝCH částic neznámého rychlost, takže žádné negativní proudy jsou definovány jako kladné částice proudící dozadu, spíše než negativní částice proudící dopředu.
matoucí studenti po dobu dvou set let
způsobujeme některé problémy výběrem konvence kladného náboje. Co se například stane, když všichni strávíme mnoho let přemýšlením o takovém zjednodušeném “ elektrickém proudu?“Mohli bychom nakonec začít věřit, že tento zjednodušený koncept pozitivního elektrického proudu je skutečný?, Přesto to není skutečné, je to prostě jeden způsob, jak věci zjednodušit. Existuje skutečný rozdíl mezi zjednodušeným obrazem a skutečnými toky částic. Zesilovače uvnitř slané vody a kovů by zcela neodpovídaly vizuálnímu obrazu pohyblivých částic. Ale pokud opravdu věříme, že ampéry jsou skutečné, můžeme začít pochybovat o existenci tekoucích nábojů. Mohli bychom začít vidět „elektrický proud“ sám jako jakési abstraktní, neviditelné, těžko představitelné věci. Můžeme ztratit přehled o faktech, že elektrický proud je skutečný tok hmoty., Můžeme ztratit přehled o tom, že uvnitř tohoto obvodu proudí skutečné viditelné částice nebo že tyto částice mají skutečnou průměrnou rychlost, hmotnost a směr.
protože“ ampéry “ jsou tak neuvěřitelně užitečné, Zjednodušená interpretaceproud přebírá a stává se reálnější než realita. To nám umožňuje pochopit části fyzikální vědy, které by jinak mohly býtpříliš složité si představit. Při převzetí kladných poplatků však zůstávají pozadu některé otravné otázky, například „kudy skutečně plyne elektřina?“(úsměv!)
Napsat komentář